سیلیسیم که با نماد شیمیایی Si شناخته می‌شود، یکی از عناصر جدول تناوبی است. عنصر سیلیسیم در گروه چهاردهم و دوره سوم جدول تناوبی قرار دارد و از آن به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر در پوسته زمین یاد می‌شود که حدود ۲۸ درصد از وزن پوسته زمین را سیلیسیم را تشکیل می‌دهد. سیلیسیم در طبیعت به صورت آزاد یا به صورت ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. در این مطلب از سایت فولادینو قصد داریم تا شما را با این عنصر و ویژگی‌های آن آشنا کرده و در این زمینه اطلاعات جامع و کاملی را ارائه دهیم.
فهرست این مطلب
سیلیسیم چیست؟
اگر بخواهیم به این سؤال پاسخ دهیم که سیلیسیم چیست باید گفت که این عنصر یک شبه فلز است؛ بدان معنا که عنصر سیلیسیم خواصی از فلزات و غیر فلزات را با هم دارد. سیلیسیم جامدی بلورین است که در دمای اتاق ترد و سخت بوده و رنگ آن در حالت بلورین، آبی خاکستری درخشان است و در حالت بی‌شکل نیز به رنگ قهوه‌ای دیده می‌شود.
موضوعی که باید به آن توجه داشته باشید این است که سیلیسیم یک عنصر واکنش‌پذیر است و با بسیاری از عناصر دیگر ترکیب می‌شود. همچنین ویژگی‌هایی که این عنصر دارد باعث شده تا از آن در صنایع مختلف استفاده کنند و سیلیسیم کاربردهای گوناگونی دارد.
تاریخچه استفاده از سیلیسیم
اگر بخواهیم شما را با تاریخچه استفاده از عنصر سیلیسیم آشنا کنیم باید گفت که سیلیسیم یکی از قدیمی‌ترین عناصر شناخته شده توسط بشر است. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد مردم مصر باستان جزو اولین مردمانی بودند که از سیلیسیم برای ساخت شیشه استفاده کردند.
در قرن ۱۵ میلادی، دانشمندان اروپایی نگاه ویژه‌ای به این عنصر داشته و در این دوره مطالعه جدی بر روی سیلیسیم را آغاز کردند. در سال ۱۷۸۷، آنتوان لاووازیه، شیمی‌دان فرانسوی، سیلیسیم را به‌عنوان یک عنصر مستقل شناسایی کرد. همچنین در قرن ۱۹ میلادی، استفاده از سیلیسیم در صنایع مختلف نیز آغاز شد تا در سال ۱۸۲۳، ژوزف لویی گیلوساک، شیمی‌دان فرانسوی، سیلیسیم را به صورت خالص تولید کرد. با شروع قرن 20 میلادی، استفاده از سیلیسیم به طور چشمگیری افزایش یافت و این موضوع باعث شد تا از این عنصر در زمینه‌ها و صنایع مختلف از جمله الکترونیک، ساخت‌وساز، صنایع فولادی و… استفاده کنند.
ویژگی و خواص سیلیسیم
یکی از مواردی که به منظور استفاده از عنصر سیلیسیم باید به آن توجه داشته باشید ویژگی‌ها و خواص این عنصر است. اگر بخواهیم شما را با ویژگی‌های عنصر سیلیسیم آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- عدد اتمی: 14
- جرم اتمی: 28.086
- چگالی: ۲٫۳۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب
- نقطه ذوب: ۱۴۱۴ درجه سانتی‌گراد
- نقطه جوش: ۲۳۵۵ درجه سانتی‌گراد
- رسانای ضعیف گرما و الکتریسیته
- ظرفیت: +4
- حالت استاندارد: جامد در k 298
- شعاع یونی: Å 0.4
- الکترونگاتیوی: 1.90
- دانسیته: 2.33
همچنین نکته‌ای که در مورد خواص شیمیایی سیلیسیم باید به آن توجه داشته باشید این است که سیلیسیم یک عنصر واکنش‌پذیر است. این عنصر با هالوژن‌ها و قلیاها واکنش نشان می‌دهد؛ اما بیشتر اسیدها به جز برخی ترکیب‌های بسیار واکنش‌دهنده اسید نیتریک و هیدروفلوئوریک اسید اثری بر روی این عنصر ندارند.
سیلیسیم در هوای آزاد با اکسیژن ترکیب شده و سیلیکا (SiO2) را تشکیل می‌دهد. سیلیکا یک ترکیب بسیار پایدار است که در بسیاری از مواد طبیعی، از جمله سنگ‌ها، شن و ماسه وجود دارد. سیلیسیم همچنین می‌تواند با کربن ترکیب شود و سیلیکون کاربید (SiC) را تشکیل دهد. سیلیکون کاربید یک ماده بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش است که در ساخت ابزارهای برش، ساینده‌ها و قطعات صنعتی کاربرد دارد.
کاربرد سیلیسیم
موضوعی که در مورد سیلیسیم باید به آن توجه داشته باشید این است که این عنصر کاربردهای مختلفی دارد و از آن در صنایع گوناگون استفاده می‌کنند. اگر بخواهیم شما را با مهم‌ترین کاربردهای عنصر سیلیسیم آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. صنعت ساختمان
یکی از کاربردهایی که سیلیسیم دارد، صنعت ساختمان‌سازی است. این عنصر به صورت طبیعی در ماسه، سنگ‌های آهکی و رس و در ساخت مواد ساختمانی مانند ملات، اندود گچ، سیمان، بتن و سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین عنصر سیلیسیم برای ساخت سرامیک‌هایی با مقاومت بالا در صنعت ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۲. صنعت الکترونیک
سیلیسیم خالص در صنعت الکترونیک نیز کاربرد دارد. در واقع از عنصر سیلیسیم در ساخت نیمه‌رساناها استفاده می‌شود که در ساخت مدارهای الکترونیکی و رایانه‌ها کاربرد دارند. سیلیکون خالص همچنین در ساخت پیل‌های نوری-برقی و ترانزیستورها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۳. ریخته‌گری فلزات
سیلیکا که ترکیبی از سیلیسیم و اکسیژن است، یکی از ترکیبات مهم عنصر سیلیسیم بوده که در ریخته‌گری آهن و یا سایر فلزات شاهد استفاده از آن هستیم. اگر بخواهیم در این زمینه مثالی را به شما ارائه دهیم، باید گفت که در صنعت تولید استنلس استیل نیز از سیلیسیم برای ساخت محصولات زیر استفاده می‌شود:
- میلگرد استیل ۳۰۴
- میلگرد استیل ۳۱۶
- میلگرد استیل ۳۲۱
- میلگرد استیل ۴۱۰
- میلگرد استیل ۴۲۰
- میلگرد استیل ۴۳۰
- میلگرد استیل ۴۰۵۷
- میلگرد استیل نسوز ۳۰۹
- میلگرد استیل نسوز ۳۱۰
- میلگرد استیل 4PH-17
- لوله استیل ۳۰۴
- لوله استیل ۳۱۶
- لوله استیل ۳۲۱
- لوله استیل نسوز ۳۰۹
- لوله استیل نسوز ۳۱۰
- ورق استیل ۳۰۹
- ورق استیل ۳۰۴
- ورق استیل ۳۱۰
- ورق استیل ۳۱۶
- ورق استیل ۴۱۰
- ورق استیل ۴۲۰
- ورق استیل ۴۳۰
به‌منظور مشاهده قیمت انواع محصولات استنلس استیل می‌توانید به وبسایت فولادینو مراجعه کنید و یا از صفحات قیمت زیر استفاده کنید:
۴. سایر کاربردهای سیلیسیم
از دیگر کاربردهای مهم سیلیسیم می‌توان به نقش آن در صنعت شیشه‌سازی، تهیه کاغذ سمباده، تهیه صابون و رنگرزی اشاره کرد. همچنین سیلیکون در پولیش ماشین‌ها، عایق دور کابل‌های برق، ضدآب‌سازی و… نیز استفاده می‌شود.
منابع عنصر سیلیسیم
یکی از سوالات مهمی که افراد به منظور خرید سیلیسیم مطرح می‌کنند این است که منابع سیلیسیم چیست؟ در پاسخ به این سؤال باید گفت که به طور کلی سیلیسیم دومین عنصر فراوان در پوسته زمین بوده و 27.7% از کل پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. با این حال منابع سیلیسیم بسیار گسترده است و اگر بخواهیم شما را با منابع اصلی سیلیسیم آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کوارتز که شکل کریستالی سیلیس بوده، رایج‌ترین منبع سیلیسیم است. کوارتز در سنگ‌های آذرین، سنگ‌های رسوبی و سنگ‌های دگرگونی یافت می‌شود.
- سیلیس، شکل غیر کریستالی سیلیسیم است که در شن، ماسه‌سنگ و خاک وجود دارد.
- سیلیکات‌ها به‌عنوان ترکیباتی که حاوی سیلیسیم هستند، رایج‌ترین ترکیبات معدنی در پوسته زمین به حساب می‌آیند. برخی از سیلیکات‌های مهم شامل فلدسپات، میکا و چخماق است.
- سیلیسیم به صورت مصنوعی با کاهش سیلیکون دی‌اکسید (SiO2) با استفاده از کربن نیز تولید می‌شود.
قیمت سیلیسیم
در صورتی که قصد دارید تا برای خرید سیلیسیم اقدام کنید، نیاز است تا دید کاملی در مورد قیمت این عنصر داشته باشید. به طور کلی قیمت سیلیسیم به عوامل مختلفی مانند خلوص، شکل ظاهری، اندازه ذرات و کشور تولیدکننده بستگی دارد.
سیلیسیم با خلوص پایین که معمولا برای تولید محصولاتی مانند شیشه، سرامیک و سیمان استفاده می‌شود، قیمت پایینی نسبت به سیلیسیم خالص دارد. سیلیسیم با خلوص بالا معمولا برای تولید محصولاتی چون نیمه‌هادی‌ها و الیاف مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد و قیمت سیلیسیم خالص، بالاتر از سیلیسیم ناخالص است.
از طرف دیگر شکل ظاهری سیلیسیم نیز بر قیمت آن تاثیر می‌گذارد. در واقع سیلیسیم به صورت فلز جامد، پودر و گرانول تولید می‌شود. سیلیسیم فلزی گران‌ترین نوع این عنصر است، در حالی که سیلیسیم پودری ارزان‌ترین نوع از این عنصر خواهد بود.
همچنین اندازه ذرات سیلیسیم نیز بر روی قیمت این دسته از محصولات موثر است. سیلیسیم با ذرات ریزتر گران‌تر از سیلیسیم با ذرات درشت‌تر بوده و برای خرید این محصولات، باید هزینه بیشتری پرداخت کنید.
جمع‌بندی
در این مطلب از سایت فولادینو، به این سؤال پاسخ دادیم که سیلیسیم چیست و تلاش کردیم تا در مورد تاریخچه استفاده از این عنصر، ویژگی‌ها و خواص آن، کاربردها و منابع آن اطلاعات جامع و کاملی را به شما ارائه دهیم. بررسی موارد گفته شده در این مطلب به شما کمک می‌کند تا دید کاملی در مورد عنصر سیلیسیم به دست آورده و بتوانید با آگاهی کامل از این عنصر استفاده کنید.